有证据表明，一旦二氧化碳排放达到净零，全球变暖很可能就会停止。
这并非新发现——科学界早已认识到，至少自2008年以来，零二氧化碳排放很可能就会使气温停止上升。
然而，即使世界实现零二氧化碳排放，其他温室气体的后续影响仍存在很大的不确定性。
此外，以往全球变暖触发因素的影响可能仍会持续许多年。
本研究探讨了不同“净零”情景的预测结果，以及这些情景对我们星球意味着什么。
媒体报道经常称，由于过去的排放，世界未来面临“既定变暖”，即气温将处于“被锁定”、“已在途中”或“不可避免”，无论社会今天做出何种选择。
现有的最佳证据表明，恰恰相反，一旦二氧化碳（CO2）排放降至零，变暖很可能或多或少就会停止，这意味着人类有能力选择自己的气候未来。
近来科学家指出这一点时，它已被报道为一项新的科学发现。然而，科学界已经认识到，零二氧化碳排放很可能意味着未来气温将保持平稳，至少自2008年以来。政府间气候变化专门委员会（IPCC）2018年关于1.5°C的特别报告也专门关注了零排放情景，并得出了类似的结论。
围绕“既定变暖”的许多困惑，源于混淆了两个不同的概念：一种是大气中二氧化碳浓度保持在当前水平的世界；另一种是排放达到净零、浓度开始下降的世界。
即便在零二氧化碳排放的世界中，非二氧化碳温室气体（GHG，如甲烷和一氧化二氮）的后续影响，以及具有降温作用的硫酸盐气溶胶排放的后续影响，以及长期反馈过程和气候系统中的自然变率，仍存在很大的不确定性。
此外，预计排放达到零后的几个世纪内，气温将保持稳定而非下降，这意味着，在缺乏大规模负排放的情况下，已经发生的气候变化将难以逆转。
恒定浓度与零排放
人们对零排放影响的困惑是可以理解的。即便是NASA气候常见问题解答——最后更新于2007年——仍表示，“即使我们今天停止排放温室气体，全球变暖至少还将持续几十年，甚至数个世纪”。（NASA的加文·施密特博士（Dr Gavin Schmidt）告诉Carbon Brief，该表述并未反映最新研究，目前正在更新中）。
造成困惑的一个常见原因，是混淆了两种截然不同的情景：一种是二氧化碳浓度保持在今天水平的世界；另一种是所有排放立即降至零（或净零，其效果相同；最终重要的是二氧化碳源与汇的平衡，不过汇是自然的还是人为的程度是一个棘手的问题）。
直到2000年代中期，许多气候模型都无法检验排放达到零的影响。这是因为它们没有包含生物地球化学循环的模拟——例如碳循环——因而无法有效地将二氧化碳排放转化为大气二氧化碳浓度。
因此，气候模型往往采用大气二氧化碳浓度情景而非排放情景进行运行，并且常常考察如果大气二氧化碳水平未来保持在当前水平会发生什么。
这些“恒定浓度”情景表明，随着海洋逐渐变暖至与大气温度相同，并使地球重新达到辐射平衡，会出现额外的“已在途中”的变暖。也就是说，地球从太阳吸收的能量与向太空再辐射的能量相等。
模型倾向于认为，若浓度保持在相同水平，未来几个世纪内将额外变暖约0.4°C至0.5°C。
然而，恒定浓度的世界并非零排放的世界。要保持浓度恒定，需要持续排放一定量的温室气体，以抵消陆地和海洋吸收的二氧化碳。这大约相当于当前全球排放量的30%，不过所需排放量会随时间下降。
另一方面，如果排放降至零，大气中的二氧化碳浓度将迅速下降，最终稳定在较低水平。
下图改编自2010年发表于《自然·地球科学》（Nature Geosciences）的一篇论文，作者为H Damon Matthews教授和Andrew Weaver教授，比较了恒定浓度情景（红线）与零排放情景（蓝线）下，直至2200年的预计气温变化。
Matthews和Weaver发现，在恒定浓度情景下，到2200年世界仍将变暖约0.3°C，并且随着深层海洋持续缓慢变暖，未来几个世纪还会出现一些额外变暖。
鉴于世界已经变暖约1.3°C，这意味着如果当前二氧化碳浓度因持续排放而保持稳定，则将突破1.5°C的限值。
相比之下，他们认为，在净零排放的世界中，气温将趋于稳定，大致保持在排放停止时的水平。
海洋变暖与大气二氧化碳下降
排放达到零后气温将趋于稳定，这一发现源于两个朝相反方向作用的不同因素。
地球目前处于热不平衡状态，这意味着被大气中温室气体截留的太阳能多于向太空逸出的能量。这些额外热量的90%以上正在使海洋变暖。然而，随着海洋持续变暖，它们从大气中吸收的热量会减少，全球平均地表温度将进一步上升。
与此同时，陆地和海洋每年吸收约一半的人类排放二氧化碳。如果排放降至零，这些“碳汇”将继续吸收过去排放的部分额外二氧化碳——起初吸收较快，随后随着它们趋向新的平衡而逐渐变慢。这降低了大气中的二氧化碳水平，从而减少了其所引起的变暖。
巧合的是，这两个因素相互抵消。海洋持续升温带来的额外地表变暖，被大气二氧化碳下降带来的降温所抵消。
预计这两种因素随时间的变化模式也相似：在净零排放后的最初几年影响较大，然后随时间逐渐减弱。
从非常长的时间尺度来看——经过数百至数千年——只要人为二氧化碳排放保持在净零，碳汇将占据主导，全球气温最终将下降。大气中二氧化碳的寿命由汇吸收二氧化碳的速度决定；虽然我们约一半的排放会相对较快地被吸收，但已积累在大气中的一部分二氧化碳排放仍将存在数万年。
过去一年发表的新研究结果为净零二氧化碳排放对气温的影响提供了更有力的证据。这些结果来自一组包含碳循环动态的现代气候模型，称为地球系统模式（ESM）。
零排放承诺模式比较计划（ZECMIP）使用了18个不同的ESM，模拟全球排放立即停止的情景——这是一个有用的实验，尽管在现实世界中未必是可能的结果。该研究还考察了排放逐步降至净零的情况，发现其结果与在达到净零后突然停止排放的情况相似。
（ZECMIP是在CMIP6框架下开展的模式比较计划之一。CMIP6是为编写政府间气候变化专门委员会第六次评估报告而开发的新一代气候模型，该报告预计于2021至2022年发布。）
下图显示了该实验在排放停止50年后的结果。上图显示了不同来源的能量通量变化，即在地球表面积累的能量数量。下图显示了零排放50年后的平均地表温度变化。
红色条表示海洋吸热减少（随着海洋变暖）所带来的增温，而蓝色和黄色条分别表示海洋和陆地吸收二氧化碳所带来的降温。请注意，上图中的净强迫不一定总是与预计的温度影响相匹配，因为自然变率和其他因素也会影响ESM中的地表温度变化。
在达到零排放后50年，预计的未来气温变化从降温0.3°C到升温0.3°C不等，所有参与ZECMIP实验的模式平均降温约0.1°C。其中十个模式显示预期地表温度变化接近零，三个模式显示明显降温，两个模式显示明显升温。
净零排放的不同含义
虽然气候减缓工作的大部分重点在于二氧化碳，人为排放的其他温室气体和气溶胶同样对全球地表温度有很大影响。尽管一旦二氧化碳排放降至零，全球气温将趋于稳定，但温室气体或气溶胶排放降至零则并非如此。
IPCC的《1.5°C特别报告》（SR15）使用一个简化的ESM，评估了不同可能的零排放定义下地表温度可能的演变。这些不同情景的结果如下图所示。
该报告考察了上文所述的情况——零二氧化碳排放——以蓝线表示。但它还考察了零二氧化碳及气溶胶排放（红色）、零温室气体排放（黄色）以及零温室气体和气溶胶排放（紫色）。
人为排放的气溶胶——即悬浮在大气中、能将入射阳光反射回太空的微小硫或氮颗粒——对地球具有强烈的降温作用，不过该效应的具体大小存在很大的不确定性。气溶胶在大气中的寿命也相对较短，如果排放停止，大气中现有的气溶胶将迅速沉降。
因此，与仅实现零二氧化碳排放相比，如果二氧化碳和气溶胶排放降至零，世界将约升温0.4°C。在该情景下（红线），世界可能会超过1.5°C的目标，到2100年达到约1.75°C。
其他温室气体也是全球变暖的重要驱动因素。人为甲烷排放，尤其占约四分之一的世界已经历的历史变暖。
与二氧化碳不同，甲烷在大气中的寿命较短，因此今天排放的甲烷大多会在12年后从大气中消失。这是如果所有温室气体排放降至零，世界到2100年将明显降温的主要原因。与仅使二氧化碳降至零的情景相比，这将带来约0.5°C的降温。
最后，如果所有影响气候变化的人为排放（包括温室气体和气溶胶）降至零，那么IPCC的结果表明，将先出现约20年的短期变暖峰值，随后是长期下降。这反映了气溶胶离开大气时的增温效应，与甲烷含量下降带来的降温效应之间的对立影响。
最终，停止非二氧化碳温室气体排放所带来的降温，将超过停止气溶胶排放所带来的变暖，到2100年约降温0.2°C。
当然，这些只是最佳估计。如前所述，即使仅实现零二氧化碳排放，模式预测的结果也从降温0.3°C到升温0.3°C不等；而由于气溶胶效应存在很大的不确定性，将所有温室气体和气溶胶排放降至零，可能带来额外降温或升温，幅度可达0.25°C。
综合所有这些不确定性，可以认为，排放降至零后的一个世纪内，零二氧化碳效应的最佳估计约为0°C ±0.3°C，而零温室气体和气溶胶效应则约为-0.2°C ±0.5°C。
即使在零排放的未来，自然变率也有可能在未来变暖中发挥作用。一篇最近的论文，由Chen Zhou教授及其同事撰写，认为东太平洋的自然周期掩盖了历史排放本会带来的部分变暖。
周及其同事认为，即使在零排放的世界中，一旦该海域历史上的低温模式发生逆转，仍可能出现0.2–0.5°C的额外变暖，不过其中只有一部分可能在2100年前发生。
其他一些研究人员一直对这些结论 持怀疑态度，认为尚不清楚太平洋海洋的这些历史模式是否会转变，以及何时转变。
本文所列研究均着眼于当今零排放情景的影响。然而，如果零排放发生在本世纪晚些时候，就有可能锁定更多的碳循环反馈过程——例如永久冻土融化——其程度将超过当前全球气温水平。
气温已较工业化前水平升高2°C或3°C的世界，可能会比今天的世界锁定更多的既定未来变暖。需要进一步研究以探讨这些影响。
最后，尽管目前的最佳估计表明，在零排放的世界中气温将趋于稳定，但这并不意味着所有气候影响都会停止恶化。
冰川融化、冰盖和海平面上升均为缓慢发生，且滞后于地表变暖。即使是零排放的世界，未来数个世纪内海平面仍将持续上升，一些估计表明，至少80厘米的额外海平面上升已被“锁定”。
要阻止这些影响，最终可能需要通过净负全球排放来降低全球气温，而不仅仅是通过达到净零来阻止气温继续上升。
